NASA 灵神星探测器近距离飞掠火星，借力奔赴金属小行星

5 月 17 日消息，美国国家航空航天局（NASA）的灵神星探测器于当地时间 5 月 15 日飞掠火星，此次飞掠距离这颗红色星球比火星两颗小型卫星还要更近。不过这场时间精准把控的机动操作，并非为了研究火星。

事实上，灵神星探测器掠过火星，是借助这颗行星完成天体引力弹弓加速，奔赴同名目标天体 —— 富含金属的灵神星小行星。探测器此次最近距离火星约 2800 英里（4500 千米），自五月初开始，火星在探测器视野里就持续变得愈发硕大明亮。

NASA 表示，5 月 15 日当天灵神星探测器掠过火星时，飞行时速约达 12333 英里（19848 千米）。这次飞掠不仅提升了探测器飞行速度，更关键的是修正了飞行轨道，使其朝着目的地 —— 运行在火星与木星之间的 16 号灵神星小行星稳步进发。

科学家认为，这颗直径 173 英里（280 千米）的天体，或许是一颗碎裂原始行星裸露在外的金属内核。数十亿年前的剧烈天体碰撞，剥离了这颗原始行星的外层地壳与地幔，最终形成如今的模样。倘若该推测属实，此次探测任务将让人类首次直接观测到平日里深藏在地球这类行星内部的核心物质。

此次火星飞掠是本次探测任务至关重要的里程碑，既节省了珍贵燃料，也让探测器顺利踏上 2029 年抵达灵神星的既定航线。

据了解，这种飞行操作是现代航天领域应用极广的引力助推技术。航天器精准贴近运行中的行星飞行，便能实现提速、变轨并节省推进剂，从而完成仅凭火箭动力难以实现的更远、更快深空探测任务。

这套原理看似违背常理，仿佛航天器凭空获取了飞行能量。航天器飞向行星时会不断加速，脱离行星引力范围时又会减速，直观来看速度增减本该相互抵消。

而实现引力助推的核心，并非单纯依靠行星引力，而是行星本身围绕太阳的公转运动。

火星在绕日公转时，本身携带着巨大的运动动量。灵神星探测器以精密测算的角度靠近火星，再从特定方向脱离，顺利借走了火星极小一部分公转动能。

这一能量传递遵循牛顿第三定律，即作用力与反作用力大小相等、方向相反。探测器从火星身上借取极其微量的动量实现加速，这份动量损耗对火星微乎其微，却足以彻底改变探测器的飞行进程。

曾参与 NASA 朱诺号木星探测任务的科学家沙丹・阿达兰此前接受《太空网》采访时表示：“这种方式高效经济、构思精妙，堪比星际台球借力走位。”

长久以来，引力助推技术一直助力人类探索宇宙深空。该技术最早可追溯至 1959 年太空时代初期，苏联月球 3 号探测器借助月球引力绕行至月球背面，首次拍摄到了月球背面影像。

人类诸多极具开创性的无人深空探测任务，都离不开引力助推技术。上世纪 70 年代末，旅行者号探测器借助百年一遇的外行星连珠天象，依靠引力弹弓从木星奔赴土星，旅行者 2 号更是借此一路飞向天王星与海王星，完成了意义非凡的外太阳系巡游。

卡西尼号探测器先后借助地球、金星、木星的引力加速，攒足动力奔赴土星；新视野号探测器飞掠木星借力，大幅缩短了奔赴冥王星的飞行时长。

就在近期，NASA 备受瞩目的阿尔忒弥斯 2 号载人任务也运用了同款原理，采用自由返回轨道，借助月球引力让四名航天员绕飞月球背面后顺利折返地球，无需启动大量发动机调整航线。

去年 10 月发布的相关研究论文显示，此次火星借力飞掠，让灵神星探测器相对太阳的速度改变量达到每秒 2 千米。

灵神星探测器采用太阳能电力推进系统，依靠太阳能板将光能转化为电能，电离并喷射氙气缓慢推动自身前行。这套推进系统效率极高，但长期输出的推力十分微弱。

倘若仅依靠自身推进系统完成同等幅度的提速与轨道修正，不仅成本高昂，现实中也难以实现。这需要耗费海量推进剂，远超探测器实际运载能力，还会增加整体自重，大幅抬升发射成本。

而此次火星飞掠，让探测器借助行星引力完成大部分轨道与速度调整，为后续漫长航程省下大量燃料。

如今的灵神星探测器如同击打出的棒球，带着全新的飞行动量与修正后的轨道告别火星，向着这颗极具研究价值的金属小行星飞去，有望揭开行星内部深藏的奥秘。探测器预计将于 2029 年 7 月抵达 16 号灵神星小行星。